JP6937476B2 - 電解液体生成装置 - Google Patents

Description

本開示は、電解液体生成装置に関する。

従来、電解液体生成装置として、陽極と、導電性膜と、陰極とを積層させて形成した電解部を有し、当該電解部でオゾン（電解生成物）を生成してオゾン水（電解液体）を得られるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の電解部は、電極としての陰極に形成された孔と導電性膜に形成された孔とを連通させた溝部を有している。そして、電解部に電圧を印加することで、溝部に導入された水を電解処理してオゾンを生成している。

特開２０１７−１７６９９３号公報

上記従来の技術では、電解部は、外周部をハウジングの内面に接触させた状態で、ハウジング内に収容されている。

しかしながら、電解部の外周部をハウジングの内面に接触させるようにしても、積層時の位置ずれ等によって、電解部の外周部とハウジングの内面との間には、微小な隙間が形成されることになる。したがって、上記従来の技術では、電解部の周囲に形成された微小な隙間に水が浸入して滞留してしまうおそれがある。そして、電解部の周囲に水を滞留させた状態で水を電解処理してオゾンを生成すると、電解部の周囲に滞留した水のｐＨ値が上昇してしまい、主としてカルシウム成分からなるスケールが発生し易くなって、微小な隙間内にスケールが溜まってしまうおそれがある。このように、電解部の周囲に形成された微小な隙間に、水の電気分解により生じるスケールが溜まると、ハウジングや電解部が、微小な隙間に溜まったスケールによって圧迫されて変形してしまうおそれがある。

そこで、本開示は、スケールによるハウジングや電解部の圧迫を抑制することが可能な電解液体生成装置を得ることを目的とする。

本開示の電解液体生成装置は、互いに隣り合う電極間に導電性膜が介在するように積層された積層体を有し、液体を電解処理する電解部と、前記電解部が内部に配置されるハウジングと、を備えている。また、前記ハウジングには、前記電解部に供給される液体が流入する流入口と前記電解部で生成される電解液体が流出する流出口とを有し、通液方向が前記積層体の積層方向と交差する方向となる流路が形成されている。また、前記電解部には、前記流路に開口するとともに、前記導電性膜と前記電極との界面の少なくとも一部が露出する溝部が形成されている。そして、前記互いに隣り合う電極が陰極と陽極であり、前記陰極および前記陽極のうち少なくともいずれか一方の電極の外周部と前記ハウジングの内面との間に、液体の滞留を抑制する空間部が形成されている。

本開示によれば、スケールによるハウジングや電解部の圧迫を抑制することが可能な電解液体生成装置を得ることができる。

一実施形態にかかる電解水生成装置を分解して示す斜視図である。 一実施形態にかかる電解水生成装置を通液方向と直交する平面で切断した断面図である。 一実施形態にかかる電解部の導電性膜側溝部が形成された部位を拡大して示す断面図である。 一実施形態にかかる陽極を給電体上に積層した状態を一部拡大して示す平面図である。 一実施形態にかかる導電性膜を陽極上に積層した状態を一部拡大して示す平面図である。 一実施形態にかかる陰極を導電性膜上に積層した状態を一部拡大して示す平面図である。 第１変形例にかかる電解水生成装置を一部拡大して示す図であって、図３に対応する断面図である。 第２変形例にかかる電解水生成装置を一部拡大して示す図であって、図３に対応する断面図である。 第３変形例にかかる電解水生成装置を一部拡大して示す図であって、図３に対応する断面図である。 第４変形例にかかる電解水生成装置を一部拡大して示す図であって、図３に対応する断面図である。 第５変形例にかかる電解水生成装置を一部拡大して示す図であって、図３に対応する断面図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本開示が限定されるものではない。

以下では、電解液体生成装置として、オゾン（電解生成物）を発生させ、当該オゾンを水（液体）に溶解させることでオゾン水（電解水：電解液体）を生成するオゾン水生成装置を例示する。なお、オゾン水は、殺菌や有機物分解に有効であるため水処理分野や食品、医学分野において広く利用されており、残留性がないことや、副生成物を生成しないという利点を有するものである。

また、以下では、流路の延在方向を通液方向（液体が流れる方向）Ｘ、流路の幅方向を幅方向（通液方向を横切る方向）Ｙ、電極や導電性膜が積層される方向を積層方向Ｚとして説明する。なお、本実施形態では、積層方向Ｚは、電解液体生成装置を電極ケース蓋が上側となるように配置した状態における上下方向が積層方向Ｚになっている。

本実施形態にかかるオゾン水生成装置１は、図１および図２に示すように、ハウジング１０を有しており、このハウジング１０の内部に流路１１が形成されている。

さらに、流路１１が形成されたハウジング１０の内部には、電解部５０が流路１１に臨むように配置されている。そして、流路１１内を流れる水が電解部５０によって電解処理されるようになっている。本実施形態では、電解部５０は、図２および図３に示すように、上面（積層方向Ｚの一方側の面）５０ａが流路１１に臨むようにハウジング１０内に配置されている。

この電解部５０は、図１および図２に示すように、陽極（電極）５４と陰極（電極）５５との間、すなわち、互いに隣り合う電極間に、導電性膜５６が介在するように積層された積層体５１を有している。

一方、流路１１は、電解部５０に供給される液体が流入する流入口１１１と、電解部５０で生成されるオゾン水が流出する流出口１１２と、を備えており、通液方向Ｘが積層体５１の積層方向Ｚと交差する方向となるようにハウジング１０に形成されている。

さらに、積層体５１には、流路１１に開口するとともに、導電性膜５６と電極（陽極５４や陰極５５）との界面５７，５８の少なくとも一部が露出する溝部５２が複数形成されている（図３参照）。なお、溝部５２は、積層体５１に少なくとも１個形成されていればよい。

本実施形態では、このような溝部５２を積層体５１に形成することで、流入口１１１から流路１１内に供給された水を溝部５２内に導入できるようにしている。そして、主に溝部５２内に導入された水に電気化学反応を起こす電解処理を施すことで、電解生成物としてのオゾンが溶解したオゾン水が生成されるようにしている。

ハウジング１０は、例えば、ＰＰＳ等の非導電性の樹脂を用いて形成することができる。本実施形態では、ハウジング１０は、上方に開口して電解部５０が収容される凹部２３が形成された電極ケース２０と、電極ケース２０の開口を覆う電極ケース蓋４０と、を備えている。

電極ケース２０は、図１に示すように、底壁部２１と、底壁部２１の周縁部に連設された周壁部２２と、を備えており、上方に開口する略箱状をしている。すなわち、電極ケース２０には、底壁部２１の内面２１ａと周壁部２２の内面２２ａとによって画成され、上方に開口する凹部２３が形成されている。

そして、開口側（上側）から電解部５０を凹部２３内に導入することで、電解部５０が凹部２３内に収容されるようにしている。なお、凹部２３の開口は、積層方向Ｚに沿って視た電解部５０の輪郭形状よりも大きくなるように形成されており、積層方向を上下方向Ｚに一致させた電解部５０をそのままの姿勢で凹部２３内に挿入できるようになっている。

さらに、本実施形態では、電解部５０は、弾性体６０を介して凹部２３内に収容されている。すなわち、電解部５０は、当該電解部５０と電極ケース２０との間に弾性体６０を介在させるとともに、電解部５０の下面５０ｂに弾性体６０を当接させた状態で、凹部２３内に収容されている。この弾性体６０は、例えば、ゴム、プラスチック、金属ばね等の弾力性を有する材料を用いて形成することができる。

また、本実施形態では、電極ケース蓋４０を電極ケース２０に取り付けた際に、電解部５０と電極ケース蓋４０との間に流路１１が形成されるようにしている。この流路１１は、電解部５０が臨む部位における断面積（通液方向Ｘと直交する面で切断したときの流路１１の面積）がほぼ同一となるように形成するのが好ましい。

電極ケース蓋４０は、略長方形の板状の蓋部本体４１と、蓋部本体４１の下部中央から下方に突設されて、電極ケース２０の凹部２３に挿入される突部４２と、を備えている。

また、蓋部本体４１における突部４２の周縁部には、溶着用の嵌合凹部４１１が全周にわたって形成されている。そして、電極ケース蓋４０を電極ケース２０に取り付ける際には、電極ケース２０の開口の周囲に全周にわたって形成された溶着用の嵌合突部２４１が、嵌合凹部４１１に挿入されるようにしている（図２参照）。

本実施形態では、電極ケース２０の周壁部２２の上端に、外方に向けて略水平に延在するフランジ部２４を全周にわたって連設するとともに、このフランジ部２４に、上方に突出する嵌合突部２４１を電極ケース２０の開口を囲うように形成している。そして、突部４２を凹部２３に挿入させつつ、嵌合凹部４１１に嵌合突部２４１を挿入した状態で、電極ケース蓋４０と電極ケース２０とを溶着させている。

なお、電極ケース蓋４０と電極ケース２０との間にシール材を介した状態で、電極ケース蓋４０を電極ケース２０にネジ止めすることにより、電極ケース蓋４０を電極ケース２０に取り付けることも可能である。

また、突部４２の下面側における幅方向Ｙの両端および中央には、電解部５０を下方に向けて押圧する突起部４２１が形成されている。具体的には、弾性体６０を介して凹部２３内に電解部５０を収容し、電極ケース蓋４０を電極ケース２０に取り付けた際に、電極ケース蓋４０に設けられた突起部４２１によって電解部５０が下方に押圧されるようにしている。

このように、本実施形態では、電解部５０を下方に押圧することで、弾性体６０によって電解部５０の全体に一定の圧力がかけられるようにし、電解部５０を構成する各部材の密着性をより高められるようにしている。

なお、本実施形態では、弾性体６０には、積層方向Ｚに貫通する貫通穴６１が長手方向（通液方向Ｘ）に沿って複数形成されており、電解部５０によって押圧された際に、弾性体６０が貫通穴６１側にも変形できるようにしている。このように、弾性体６０を貫通穴６１側にも変形させることで、電解部５０によって押圧された弾性体６０による電極ケース２０の圧迫が抑制されるようにしている。

また、本実施形態では、蓋部本体４１の上面に溝４１２を設けており、オゾン水生成装置１を固定する際の位置決め、引っかかり、逆入れ防止等に、この溝４１２を活用できるようにしている。このような溝４１２を設けるようにすれば、オゾン水生成装置１をオゾンの発生が必要な機器に、より容易に間違えることなく組み込むことが可能になる。

このように、オゾン水生成装置１は、他の機器や設備に組み込まれた状態で使用することが可能である。このオゾン水生成装置１を他の機器や設備に組み込む際には、流入口１１１が下、流出口１１２が上になるように立てた状態で配置するのが好ましい。そして、流入口が下、流出口が上となるようにオゾン水生成装置１を配置すれば、電極界面で発生したオゾンを、浮力によって、速やかに電極界面から引き離すことができる。すなわち、電極界面で発生したオゾンを、気泡成長する前に速やかに電極界面より引き離すことができる。これにより、オゾンが水に溶け込みやすくなり、オゾン水の生成効率が向上する。なお、オゾン水生成装置１の配置状態は、これに限るものではなく、適宜の配置が可能である。

次に、電解部５０の具体的な構成について説明する。

電解部５０は、平面視（積層方向Ｚから視た状態）で、通液方向Ｘが長手方向となる略長方形状をしている。そして、この電解部５０は、陽極５４、導電性膜５６、陰極５５の順に積層することで構成される積層体５１を備えている。このように、本実施形態では、積層体５１は、互いに隣り合う電極である陽極５４と陰極５５との間に導電性膜５６が介在するように積層されている。

また、陽極５４の下側には給電体５３が積層されており、この給電体５３を介して陽極５４に電気が供給されるようになっている。

本実施形態では、給電体５３、陽極５４、導電性膜５６、および陰極５５は、いずれも、通液方向Ｘを長手方向とし、幅方向Ｙを短手方向とする長方形の平面形状を有するとともに、積層方向Ｚに厚さを有する平板形状をしている。なお、陽極５４や陰極５５は、膜状、網目状、線状であってもよい。

給電体５３は、例えば、チタンを用いて形成することができ、導電性膜５６とは反対側で陽極５４と接触している。また、給電体５３の長手方向の一端（通液方向Ｘの上流側）には、陽極用の給電シャフト５３ｂが渦巻き状のバネ部５３ａを介して電気的に接続されている。この給電シャフト５３ｂは、底壁部２１の通液方向Ｘの一端側に形成された貫通孔２１１に挿入されている。そして、給電シャフト５３ｂの電極ケース２０の外部に突出する部分が、図示せぬ電力供給部の正極に電気的に接続されている。

陽極５４は、例えば、シリコンを用いて形成した幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ程度の導電性基板に導電性ダイヤモンド膜を成膜することで形成することができる。また、例えば、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ程度のものを２枚並べて形成してもよい。この導電性ダイヤモンド膜は、ボロンドーブ導電性を有するものである。導電性ダイヤモンド膜は、プラズマＣＶＤ法によって、３μｍ程度の膜厚で導電性基板上に形成される。

導電性膜５６は、導電性ダイヤモンド膜が形成された陽極５４上に配置されている。この導電性膜５６は、プロトン導電型のイオン交換フィルムであり、１００〜２００μｍ程度の厚みを有している。そして、この導電性膜５６には、厚み方向（積層方向Ｚ）に貫通した導電性膜側孔（導電性膜側溝部）５６ｃが複数形成されている。

本実施形態では、各導電性膜側孔５６ｃは、ほぼ同一の形状をしている。具体的には、各導電性膜側孔５６ｃは、幅方向Ｙに細長い長孔状をしている。そして、複数の導電性膜側孔５６ｃは、長手方向（通液方向Ｘ）に沿って所定のピッチで一列に並ぶように設けられている。なお、導電性膜側孔５６ｃの形状および配列は別の形態であってもよい。また、導電性膜側孔５６ｃは、少なくとも１つ形成されていればよい。

陰極５５は、導電性膜５６上に配置されている。この陰極５５は、例えば、厚みが０．５ｍｍ程度のチタンの電極板からなるものである。また、陰極５５の長手方向の他端（通液方向Ｘの下流側）には、陰極用の給電シャフト５５ｂが渦巻き状のバネ部５５ａを介して電気的に接続されている。この給電シャフト５５ｂは、底壁部２１の通液方向Ｘの他端側に形成された貫通孔２１１に挿入されている。そして、給電シャフト５５ｂの電極ケース２０の外部に突出する部分が、図示せぬ電力供給部の負極に電気的に接続されている。

また、陰極５５には、厚み方向に貫通した陰極側孔（陰極側溝部：電極側溝部）５５ｅが複数形成されている。本実施形態では、各陰極側孔５５ｅは、ほぼ同一の形状をしている。具体的には、各陰極側孔５５ｅは、平面視で屈曲部５５ｆが下流側に配置されるＶ字状をしている。そして、複数の陰極側孔５５ｅは、長手方向（通液方向Ｘ）に沿って所定のピッチで一列に並ぶように設けられている。なお、陰極側孔５５ｅのピッチは、導電性膜側孔５６ｃと同じピッチとしてもよいし、導電性膜側孔５６ｃとは異なるピッチとしてもよい。また、陰極側孔５５ｅの形状および配列は別の形態であってもよい。また、陰極側孔５５ｅは、少なくとも１つ形成されていればよい。

このように、本実施形態では、平面視（積層体５１の積層方向に沿って視た状態）で、導電性膜側孔５６ｃと陰極側孔５５ｅとの形状（輪郭形状や大きさ）が異なるようにしている。こうすることで、導電性膜５６が陰極（電極）５５に対して、積層方向Ｚと交差する方向に相対的に位置ずれしたとしても、導電性膜５６と陰極（電極）５５との接触面積の変化を抑制できるようにしている。なお、平面視における導電性膜側孔５６ｃと陰極側孔５５ｅとの形状（輪郭形状や大きさ）を同一とすることも可能である。

また、導電性膜５６および陰極５５は、積層した際に、少なくとも相互の孔（陰極側孔５５ｅおよび導電性膜側孔５６ｃ）の一部が連通している必要があり、また、電気的な接触面積が十分確保されている必要がある。そして、上記の条件を満たすものであれば、導電性膜５６および陰極５５は、投影寸法（平面視における大きさ）が同じであってよいし、異なっていてもよい。

本実施形態では、陰極５５のほうが、導電性膜５６よりも幅方向Ｙの幅が大きくなるようにしている。

また、陽極５４の投影寸法は、導電性膜５６や陰極５５と同じ大きさでもよいし、異なっていてもよいが、積層した際に、導電性膜側孔５６ｃを下側から塞ぐことができる大きさであることが好ましい。

本実施形態では、陽極５４と導電性膜５６とが、ほぼ同じ投影寸法となるようにしている。

また、給電体５３は、陽極５４への電気の供給を効率よく行えるようにするのが好ましく、弾性体６０は、給電体５３の下面（電解部５０の下面５０ｂ）の全体によって押圧される程度の投影寸法とするのが好ましい。

本実施形態では、給電体５３の幅方向Ｙの寸法を陽極５４および導電性膜５６よりも小さくし、弾性体６０の幅方向Ｙの寸法を、陽極５４および導電性膜５６とほぼ同じ投影寸法となるようにしている。なお、給電体５３や弾性体６０の投影寸法は、様々な寸法とすることができる。

このような構成をした電解部５０は、例えば、下記に示す方法で電極ケース２０の凹部２３内に収容することができる。

まず、電極ケース２０の凹部２３内に挿入された弾性体６０上に、給電体５３を配置する。具体的には、給電体５３を、給電シャフト５３ｂの先端が下方を向くようにした状態で、電極ケース２０の凹部２３内に挿入させつつ、給電シャフト５３ｂを一方の貫通孔２１１に挿通させることで、給電体５３を弾性体６０上に積層する。

次に、陽極５４を電極ケース２０の凹部２３内に挿入させて、陽極５４を給電体５３上に積層する。

次に、導電性膜５６を電極ケース２０の凹部２３内に挿入させて、導電性膜５６を陽極５４上に積層する。

次に、陰極５５を、給電シャフト５５ｂの先端が下方を向くようにした状態で、電極ケース２０の凹部２３内に挿入させつつ、給電シャフト５５ｂを他方の貫通孔２１１に挿通させることで、陰極５５を導電性膜５６上に積層する。

次に、陽極用の給電シャフト５３ｂの電極ケース２０の外部に突出する部分および陰極用の給電シャフト５５ｂの電極ケース２０の外部に突出する部分に、それぞれ、Ｏリング３１、ワッシャ３２、座金３３、および六角ナット３４を挿入する。こうして、電解部５０が、六角ナット３４の締め付けにより、弾性体６０に押し付けられた状態で、凹部２３内に収容固定される。

なお、本実施形態では、電極ケース蓋４０を電極ケース２０に対して積層方向Ｚに相対移動させることで、突部４２が凹部２３に挿入されつつ、溶着用の嵌合凹部４１１に突部４２が挿入されるようにしている。

このように、本実施形態にかかるオゾン水生成装置１は、各部材を電極ケース２０に対して上下方向（積層方向Ｚ）に相対移動させるだけで組み立てられるようになっている。

次に、本実施形態で示すオゾン水生成装置１の動作、作用について説明する。

まず、オゾン水生成装置１へ水を供給するために、流入口１１１から流路１１へと水を供給する。そして、流路１１へと供給された水の一部が溝部５２内に流入して、溝部５２の界面５７，５８に接触する。

このような状態（供給された水によって電解部５０を水中に浸した状態）で、図示せぬ電源供給部により電解部５０の陽極５４と陰極５５との間に電圧を印加すると、陽極５４と陰極５５との間には導電性膜５６を介して電位差が生じる。このように、陽極５４と陰極５５との間に電位差を生じさせることで、陽極５４、導電性膜５６および陰極５５が通電し、主に溝部５２内の水中にて電解処理がなされ、導電性膜５６と陽極５４との界面５７の近傍でオゾンが発生する。

そして、導電性膜５６と陽極５４との界面５７の近傍で発生したオゾンは、水の流れに沿って流路１１の下流側へと運ばれながら水に溶解する。このように、オゾンを水に溶解させることで溶存オゾン水（オゾン水：電解液体）が生成される。

このようなオゾン水生成装置１は、電解液体生成装置で生成された電解液体を利用する電気機器や、電解液体生成装置を備える液体改質装置等に適用することができる。

なお、電気機器や液体改質装置としては、浄水装置等の水処理機器や、洗濯機、食洗機、温水洗浄便座、冷蔵庫、給湯給水装置、殺菌装置、医療用機器、空調機器、または厨房機器等があげられる。

ここで、本実施形態では、水の電気分解により生じるスケールによって、周壁部２２（ハウジング１０）や電解部５０が圧迫されてしまうことが抑制されるようにした。

具体的には、陰極５５および陽極５４のうち少なくともいずれか一方の電極の外周部と周壁部２２の内面２２ａ（ハウジング１０の内面）との間に空間部Ｓを形成し、電解部５０の周囲に水が滞留してしまうことが抑制されるようにした。すなわち、電解部５０の周囲と周壁部２２（ハウジング１０）との間に水を流すための空間部Ｓを積極的に設けることで、電解部５０の周囲における水の滞留を抑制できるようにした。この空間部Ｓは、オゾン水生成装置１を組み立てる際に生じる製造公差以上の隙間になっている。

本実施形態では、上述したように、陰極５５のほうが、導電性膜５６よりも幅方向Ｙの幅が大きくなるようにしている。また、陽極５４と導電性膜５６とが、ほぼ同じ投影寸法となるようにしている。

そして、積層体５１を形成した際に、陰極５５の幅方向Ｙの両端が、陽極５４および導電性膜５６よりも外側に突出するようにしている。

すなわち、陰極５５の外周部（側面）５５ｃは、陽極５４の外周部（側面）５４ａよりも幅方向Ｙ（積層方向Ｚと交差する方向）の外側に突出している。そして、陰極５５における陽極５４の外周部５４ａよりも幅方向Ｙの外側に突出した部位を陰極側突出部５５ｇとしている。

このように、陰極５５の幅方向Ｙの両端に、陽極５４および導電性膜５６よりも外側に突出した陰極側突出部５５ｇを形成すれば、積層体５１を凹部２３に収容した際に、周壁部２２の内面２２ａと陽極５４との間に空間部Ｓが形成されることになる。また、陰極５５の陰極側突出部５５ｇよりも下側（積層方向Ｚの陽極５４側）にも、空間部Ｓが形成されることになる。

このように、本実施形態では、空間部Ｓが、陽極５４の外周部（側面）５４ａと周壁部２２の内面（ハウジング１０の内面）２２ａとの間に形成される陽極側空間部（第２空間部）Ｓ２を有している。また、空間部Ｓは、陰極５５よりも積層方向Ｚの陽極５４側に形成される下側空間部（第３空間部）Ｓ３も有している。

さらに、本実施形態では、陰極側突出部５５ｇを形成した状態で、陰極５５の外周部（側面）５５ｃと周壁部２２の内面（ハウジング１０の内面）２２ａとの間にも、製造公差以上の隙間が設けられている。すなわち、空間部Ｓは、陰極５５の外周部（側面）５５ｃと周壁部２２の内面（ハウジング１０の内面）２２ａとの間に形成される陰極側空間部（第１空間部）Ｓ１を有している。

このように、本実施形態では、積層体５１の外周部（側面）５１ａと周壁部２２の内面２２ａとの間に、陰極側空間部（第１空間部）Ｓ１、陽極側空間部（第２空間部）Ｓ２および下側空間部（第３空間部）Ｓ３を有する空間部Ｓを形成している。

この空間部Ｓは、本実施形態では、積層体５１の少なくとも長手方向の周囲に形成されている。すなわち、空間部Ｓ１の少なくとも一部が、積層体５１の幅方向Ｙの両側に配置されて長手方向（通液方向Ｘ）に延在する側面５１ａに沿うように形成されている。

この空間部Ｓ１は、流入口１１１および流出口１１２に連通させることで、空間部Ｓ１内に導入された水を効率よく流出口１１２から流出させるようにするのが好ましいが、流路１１の途中に連通させるようにしてもよい。

そして、このような空間部Ｓを形成することで、水の電気分解により生じるカルシウム成分等からなるスケールが、積層体５１と周壁部２２との間に溜まってしまうことを抑制している。

例えば、導電性膜５６と陰極５５との界面５８の近傍は、ｐＨ値が上昇しやすく、スケールが生じやすい部位となっているが、本実施形態で示した空間部Ｓを形成すれば、界面５８の近傍に比較的大きな空間が形成されることになる。すなわち、幅方向Ｙの外側の界面５８は、積層方向Ｚの陽極５４側（下側）に所定の大きさの空間（下側空間Ｓ３）が形成されるとともに、幅方向Ｙの外側に所定の大きさの空間（陽極側空間Ｓ２）が形成された状態で、空間部Ｓに露出している。

さらに、本実施形態では、幅方向Ｙの外側の界面５８は、長手方向（通液方向Ｘ）に沿うように空間部Ｓに露出しており、幅方向Ｙの外側の界面５８のほぼ全体が空間部Ｓに露出している。

そのため、空間部Ｓに導入された水は、通液方向Ｘに沿って下流側へと流れることになる。すなわち、空間部Ｓに露出する界面５８の近傍に導入された水も、比較的速やかに通液方向Ｘに沿って下流側へと流れることになる。したがって、界面５８の近傍で生じたスケールが積層体５１やハウジング１０に固着する前に、下流側へと流すことができる。このように、本実施形態で示した空間部Ｓを形成すれば、スケールが生じやすい界面５８の近傍に水が滞留してしまうことが抑制され、界面５８の近傍で生じたスケールを速やかに下流側へ流すことができる。その結果、積層体５１と周壁部２２との間にスケールが溜まってしまうことが抑制されて、周壁部２２（ハウジング１０）や電解部５０がスケールによって圧迫されてしまうことを抑制できるようになる。

なお、空間部Ｓを設ければ、積層体５１と周壁部２２との間にスケールが溜まってしまうことが抑制されるが、積層体５１や周壁部２２には、比較的少量ではあるがスケールが固着してしまう。したがって、オゾン水生成装置１を長期間使用した場合などには、積層体５１や周壁部２２に固着したスケールが大きくなって、周壁部２２（ハウジング１０）や電解部５０が圧迫されてしまうこともある。そのため、空間部Ｓの大きさを、通常の方法でオゾン水生成装置１を想定寿命以上使用した場合でも、固着したスケールによって塞がれない程度の大きさとするのが好ましい。通常の使用方法は、例えば、ハウジング内に供給される水の水質（液体の液質）、ハウジング内を流れる水の平均流速や平均流量、オゾン生成効率（電極間に印加する電圧や電解面積）、想定される使用頻度などに基づき決定することができる。

また、電極ケース２０の周壁部２２の内側には、上下方向（積層方向Ｚ）に延在する位置決め突起２２１が長手方向（通液方向Ｘ）に沿って複数形成されている（図２参照）。そして、積層時における陽極５４の位置ずれが、この位置決め突起２２１によって抑制されるようにしている（図４参照）。本実施形態では、位置決め突起２２１は、周壁部２２の内面（ハウジングの内面）における積層体５１の外周部５１ａと対向する部位に形成されており、この位置決め突起２２１が積層体５１に向けて突出するハウジング突部に相当している。

そして、このような位置決め突起（ハウジング突部）２２１を周壁部２２に形成することで、積層体５１を凹部２３内に配置するだけで、積層体５１の外周部（側面）５１ａと周壁部２２の内面２２ａとの間に空間部Ｓが形成されるようにしている。

また、本実施形態では、導電性膜５６の外周部（側面）５６ａに、逃がし部としての導電性膜側凹部５６ｂが凹状に形成されている。この導電性膜側凹部５６ｂは、積層体５１を凹部２３内に配置した際に、位置決め突起（ハウジング突部）２２１と対応する部位に形成されている。

したがって、導電性膜５６を凹部２３内に挿入して陽極５４上に積層した際には、凹状の導電性膜側凹部５６ｂが、周壁部２２の位置決め突起２２１と対向することになる（図５参照）。こうすることで、オゾン水生成時等に水を含んで膨張した導電性膜５６が、位置決め突起２２１と干渉してしまうことを抑制できるようにしている。

また、導電性膜５６よりも幅方向Ｙの幅が大きい陰極５５の外周部（側面）５５ｃにも、逃がし部としての陰極側凹部５５ｄが凹状に形成されている。この陰極側凹部５５ｄも、積層体５１を凹部２３内に配置した際に、位置決め突起（ハウジング突部）２２１と対応する部位に形成されている。

したがって、陰極５５を凹部２３内に挿入して導電性膜５６上に積層した際には、凹状の陰極側凹部５５ｄが、周壁部２２の位置決め突起２２１と対向することになる（図６参照）。こうすることで、幅方向Ｙの寸法を大きくした陰極５５が位置決め突起２２１と干渉してしまうことを抑制している。すなわち、陰極５５の表面積を極力大きくさせつつ、陰極５５と位置決め突起２２１との干渉を抑制できるように、陰極側凹部５５ｄを形成している。

なお、空間部Ｓは、陰極５５および陽極５４のうち少なくともいずれか一方の電極の外周部と周壁部２２の内面２２ａ（ハウジング１０の内面）との間に形成されていればよく、積層体５１は、例えば、図７〜図１１に示す構成とすることができる。

まず、図７には、導電性膜５６の外周部（側面）５６ａを、陽極５４の外周部（側面）５４ａよりも幅方向Ｙ（積層方向Ｚと交差する方向）に突出させた積層体５１を開示している。そして、導電性膜５６における陽極５４の外周部５４ａよりも幅方向Ｙの外側に突出した部位を導電性膜側突出部５６ｄとしている。

さらに、図７では、陰極５５と導電性膜５６とが、ほぼ同じ投影寸法となるようにしている。

このように、図７では、陰極５５の幅方向Ｙの両端に、陽極５４よりも外側に突出した陰極側突出部５５ｇを形成しつつ、導電性膜５６の幅方向Ｙの両端に、陽極５４よりも外側に突出した導電性膜側突出部５６ｄを形成している。こうすれば、積層体５１を凹部２３に収容した際に、積層体５１の外周部（側面）５１ａと周壁部２２の内面２２ａとの間に、陰極側空間部Ｓ１、陽極側空間部Ｓ２および下側空間部Ｓ３を有する空間部Ｓが形成されることになる。

このような構成とすることでも、積層体５１と周壁部２２との間にスケールが溜まってしまうことを抑制することができる。

また、導電性膜５６を、陰極５５の幅方向Ｙの両端まで拡げることで、陰極側突出部５５ｇの下面にも導電性膜５６が接触することになるため、大きくした陰極５５の面積をより有効に利用することができる。すなわち、陰極５５と導電性膜５６との接触面積（電解面積）をより増大させることができる。

また、図８には、本実施形態で説明した積層体５１と同様に、陰極５５の幅方向Ｙの両端に、陽極５４および導電性膜５６よりも外側に突出した陰極側突出部５５ｇを形成した積層体５１を開示している。

そして、陰極５５の外周部（長手方向に延在する側面）５５ｃを周壁部２２の内面２２ａに接触させつつ、陽極５４の外周部５４ａおよび導電性膜５６の外周部５６ａと周壁部２２の内面２ａとの間に空間部Ｓが形成されるようにしている。すなわち、積層体５１を凹部２３に収容した際に、積層体５１の外周部（側面）５１ａと周壁部２２の内面２２ａとの間に、陽極側空間部Ｓ２および下側空間部Ｓ３を有する空間部Ｓが形成されている。

このような構成とすることでも、積層体５１と周壁部２２との間にスケールが溜まってしまうことを抑制することができる。

なお、図８に示す構成（陰極５５の外周部５５ｃを周壁部２２の内面２２ａに接触させた構成）においても、図７で説明した導電性膜側突出部５６ｄを導電性膜５６に形成することが可能である。ただし、周壁部２２の内面２２ａに導電性膜側突出部５６ｄも接触させるようにすると、スケールが生じやすい界面５８と周壁部２２の内面２２ａとの間に水が滞留してしまうおそれがある。そのため、導電性膜側突出部５６ｄを形成する際には、導電性膜５６の外周部５６ａと周壁部２２の内面２ａとの間に、水の滞留を抑制できる程度の隙間（空間部Ｓ）が形成されるようにするのが好ましい。

また、図９には、陽極５４の外周部５４ａ、陰極５５の外周部５５ｃおよび導電性膜５６の外周部５６ａにおける少なくとも長手方向に延在する部位が、略同一面となるようにした積層体５１を開示している。そして、陽極５４の長手方向に延在する側面５４ａ、陰極５５の長手方向に延在する側面５５ｃおよび導電性膜５６の長手方向に延在する側面５６ａと、周壁部２２の内面２ａとの間に空間部Ｓが形成されるようにしている。すなわち、積層体５１を凹部２３に収容した際に、積層体５１の外周部（側面）５１ａと周壁部２２の内面２２ａとの間に、陰極側空間部Ｓ１および陽極側空間部Ｓ２を有する空間部Ｓが形成されるようにしている。

このような構成とすることでも、積層体５１と周壁部２２との間にスケールが溜まってしまうことを抑制することができる。

また、図１０には、陽極５４の幅方向Ｙの大きさを導電性膜５６よりも大きくするとともに、陰極５５と導電性膜５６とをほぼ同じ投影寸法とした積層体５１を開示している。

そして、積層体５１を形成した際に、陽極５４の幅方向Ｙの両端を、陰極５５および導電性膜５６よりも外側に突出させ、陽極５４における陰極５５の外周部５５ｃよりも幅方向Ｙの外側に突出した部位を陽極側突出部５４ｂとしている。

このように、陽極５４の幅方向Ｙの両端に、陰極５５および導電性膜５６よりも外側に突出した陽極側突出部５４ｂを形成すれば、積層体５１を凹部２３に収容した際に、周壁部２２の内面２２ａと陰極５５との間に空間部Ｓが形成されることになる。また、陽極５４の陽極側突出部５４ｂよりも上側（積層方向Ｚの陰極５５側）にも、空間部Ｓが形成されることになる。

このように、図１０では、空間部Ｓが、陰極５５の外周部（側面）５５ｃと周壁部２２の内面（ハウジング１０の内面）２２ａとの間に形成される陰極側空間部（第１空間部）Ｓ１を有している。また、空間部Ｓは、陽極５４よりも積層方向Ｚの陰極５５側に形成される上側空間部（第４空間部）Ｓ４も有している。

さらに、図１０では、陽極側突出部５４ｂを形成した状態で、陽極５４の外周部（側面）５４ａと周壁部２２の内面（ハウジング１０の内面）２２ａとの間にも、製造公差以上の隙間が設けられている。すなわち、空間部Ｓは、陽極５４の外周部（側面）５４ａと周壁部２２の内面（ハウジング１０の内面）２２ａとの間に形成される陽極側空間部（第２空間部）Ｓ２を有している。

このように、図１０では、積層体５１の外周部（側面）５１ａと周壁部２２の内面２２ａとの間に、陰極側空間部（第１空間部）Ｓ１、陽極側空間部（第２空間部）Ｓ２および上側空間部（第４空間部）Ｓ４を有する空間部Ｓを形成している。

このような構成とすることでも、積層体５１と周壁部２２との間にスケールが溜まってしまうことを抑制することができる。

なお、図１０に示す構成において、図７で説明した導電性膜側突出部５６ｄを導電性膜５６に形成することが可能である。すなわち、陽極５４の幅方向Ｙの両端に、陰極５５よりも外側に突出した陽極側突出部５４ｂを形成しつつ、導電性膜５６の幅方向Ｙの両端に、陰極５５よりも外側に突出した導電性膜側突出部５６ｄを形成することができる。

このような構成とすることでも、積層体５１と周壁部２２との間にスケールが溜まってしまうことを抑制することができる。

また、導電性膜５６を、陽極５４の幅方向Ｙの両端まで拡げることで、陽極側突出部５４ｂの上面にも導電性膜５６が接触することになるため、大きくした陽極５４の面積をより有効に利用することができる。すなわち、陽極５４と導電性膜５６との接触面積（電解面積）をより増大させることができる。

また、図１１では、図１０で説明した積層体５１と同様に、陽極５４の幅方向Ｙの両端に、陰極５５および導電性膜５６よりも外側に突出した陽極側突出部５４ｂを形成した積層体５１を開示している。

そして、陽極５４の外周部（長手方向に延在する側面）５４ａを周壁部２２の内面２２ａに接触させつつ、陰極５５の外周部５５ｃおよび導電性膜５６の外周部５６ａと周壁部２２の内面２ａとの間に空間部Ｓが形成されるようにしている。すなわち、積層体５１を凹部２３に収容した際に、積層体５１の外周部（側面）５１ａと周壁部２２の内面２２ａとの間に、陰極側空間部Ｓ１および上側空間部Ｓ４を有する空間部Ｓが形成されるようにしている。

このような構成とすることでも、積層体５１と周壁部２２との間にスケールが溜まってしまうことを抑制することができる。

なお、図１１に示す構成（陰極５５の外周部５５ｃを周壁部２２の内面２２ａに接触させた構成）においても、図７で説明した導電性膜側突出部５６ｄを導電性膜５６に形成することが可能である。ただし、周壁部２２の内面２２ａに導電性膜側突出部５６ｄも接触させるようにすると、スケールが生じやすい界面５８と周壁部２２の内面２２ａとの間に水が滞留してしまうおそれがある。そのため、導電性膜側突出部５６ｄを形成する際には、導電性膜５６の外周部５６ａと周壁部２２の内面２ａとの間に、水の滞留を抑制できる程度の隙間（空間部Ｓ）が形成されるようにするのが好ましい。

以上説明したように、本実施形態にかかるオゾン水生成装置（電解液体生成装置）１は、陽極５４と陰極５５との間（互いに隣り合う電極間）に導電性膜５６が介在するように積層された積層体５１を有し、水（液体）を電解処理する電解部５０を備えている。また、オゾン水生成装置１は、電解部５０が内部に配置されるハウジング１０を備えている。

また、ハウジング１０には、電解部５０に供給される水が流入する流入口１１１と電解部５０で生成されるオゾン水（電解水：電解液体）が流出する流出口１１２とを有し、通液方向Ｘが積層体５１の積層方向Ｚと交差する方向となる流路１１が形成されている。

また、電解部５０には、流路１１に開口するとともに、導電性膜５６と電極との界面５７，５８の少なくとも一部が露出する溝部５２が形成されている。

また、本実施形態では、互いに隣り合う電極が陰極５５と陽極５４であり、陰極５５および陽極５４のうち少なくともいずれか一方の電極の外周部と周壁部２２の内面（ハウジングの内面）２２ａとの間に、水の滞留を抑制する空間部Ｓが形成されている。

また、空間部Ｓが、陰極５５の外周部５５ｃと周壁部２２の内面（ハウジングの内面）２２ａとの間に形成される陰極側空間部（第１空間部）Ｓ１を有するようにしてもよい。

また、空間部Ｓが、陽極５４の外周部５４ａと周壁部２２の内面（ハウジングの内面）２２ａとの間に形成される第２空間部Ｓ２を有するようにしてもよい。

また、空間部Ｓが、陰極５５よりも積層方向Ｚの陽極５４側に形成される下側空間部（第３空間部）Ｓ３を有するようにしてもよい。

このような空間部Ｓを電解部５０の周辺に形成すれば、電解部５０の周辺に水が滞留してしまうことを抑制することができる。そして、電解部５０の周辺に水が滞留しないようにすれば、電解部５０の周辺や周壁部２２（ハウジング１０）へのスケールの固着が抑制されることになる。

また、仮に、電解部５０の周辺や周壁部２２にスケールが固着したとしても、電解部５０と周壁部２２との間には、空間部Ｓが形成されているため、電解部５０や周壁部２２のスケールによる圧迫が抑制されて、電解部５０の変形（撓み等）が抑制される。そして、電解部５０の変形が抑制されると、陽極５４と導電性膜５６との接触および導電性膜５６と陰極５５との接触が不均一になってしまうことが抑制されることになる。すなわち、陽極５４と導電性膜５６とをより均等に接触させることができる上、導電性膜５６と陰極５５とをより均等に接触させることができる。

このように、電解部５０と周壁部２２との間に空間部Ｓを形成すれば、スケールが固着することによる電解部５０の変形が抑制されて、電解部５０における積層体５１の接触をより均等にすることができる。そして、積層体５１の接触をより均等にすることで、通電面積（例えば、導電性膜５６と陰極５５との電解面積）をより安定的に確保できるようになる。そして、通電面積をより安定的に確保できるようにすれば、電解部５０を流れる電流の電流密度をより均等にすることができ、オゾン（電解生成物）の生成効率をより安定化させることができる。

このように、本実施形態によれば、スケールによる周壁部２２（ハウジング１０）や電解部５０の圧迫を抑制することが可能なオゾン水生成装置１を得ることができる。

また、陰極５５の外周部５５ｃを、陽極５４の外周部５４ａよりも幅方向Ｙ（積層方向Ｚと交差する方向）に突出させてもよい。

こうすれば、陽極５４の外周部５４ａよりも幅方向Ｙに突出させた分だけ陰極５５の面積が増えるため、陰極５５を流れる電流の電流密度が低下して、陰極５５の周辺に電気分解により生じたスケールが溜まってしまうことを抑制することができる。

また、導電性膜５６の外周部５６ａを、陽極５４の外周部５４ａよりも幅方向Ｙ（積層方向Ｚと交差する方向）に突出させてもよい。

こうすることでも、電解部５０や周壁部２２のスケールによる圧迫が抑制されて、オゾン（電解生成物）の生成効率をより安定化させることができる。

また、陰極５５および導電性膜５６の幅方向Ｙの大きさを、陽極５４よりも大きくすれば、陰極５５の幅方向Ｙの両端側の下面にも導電性膜５６が接触することになるため、大きくした陰極５５の面積をより有効に利用することができる。すなわち、陰極５５と導電性膜５６との接触面積（電解面積）をより増大させることができる。

また、空間部Ｓが、積層体５１の少なくとも長手方向の周囲に形成されるようにしてもよい。

こうすれば、電解部５０の周辺における水の滞留をより確実に抑制することができ、オゾン（電解生成物）の生成効率をより一層安定化させることができる。

また、周壁部２２の内面（ハウジングの内面）２２ａにおける積層体５１の外周部５１ａと対向する部位に、積層体５１に向けて突出する位置決め突起（ハウジング突部）２２１を形成してもよい。

こうすれば、積層体５１を凹部２３内に配置するだけで、積層体５１の外周部（側面）５１ａと周壁部２２の内面２２ａとの間に空間部Ｓを形成することができるため、より確実に、積層体５１と周壁部２２との間に隙間（空間部Ｓ）を確保することができる。

また、陰極５５の外周部５５ｃにおける位置決め突起（ハウジング突部）２２１と対応する部位に陰極側凹部５５ｄを形成してもよい。

こうすれば、陰極５５を凹部２３内に配置する際に、陰極５５が位置決め突起（ハウジング突部）２２１と干渉してしまうことを抑制することができるため、表面積を極力大きくさせた陰極５５を凹部２３内に配置させることができる。

また、導電性膜５６の外周部５６ａにおける位置決め突起（ハウジング突部）２２１と対応する部位に導電性膜側凹部５６ｂを形成してもよい。

こうすれば、オゾン水生成時等に水を含んで膨張した導電性膜５６が、位置決め突起（ハウジング突部）２２１と干渉してしまうことを抑制することができる。すなわち、膨張した導電性膜５６が、位置決め突起（ハウジング突部）２２１と干渉して変形してしまうことを抑制することができる。その結果、積層体５１の接触をより均等にすることができ、オゾン（電解生成物）の生成効率をより安定化させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、オゾンを発生させ、当該オゾンを水に溶解させることでオゾン水を生成するオゾン水生成装置を例示したが、生成させる物質はオゾンに限るものではなく、例えば、次亜塩素酸を生成して殺菌や水処理等に利用するようにしてもよい。また、酸素水、水素水、塩素含有水、過酸化水素水等を生成する装置とすることも可能である。

なお、これらの電解液体生成装置についても、他の機器や設備に組み込まれた状態で使用することが可能である。そして、電解液体生成装置を他の機器や設備に組み込む際には、オゾン生成装置１と同様に、流入口が下、流出口が上になるように立てた状態で配置するのが好ましいが、これに限るものではなく、適宜の配置が可能である。

また、陽極５４は、例えば導電性シリコン、導電性ダイヤモンド、チタン、白金、酸化鉛、酸化タンタルなどで構成することも可能であり、電解水を生成することのできる導電性と耐久性を持つ電極であればどのような材料を用いてもよい。また、陽極５４をダイヤモンド電極とした場合、その製造方法は成膜による製造方法に限定されるものではない。また、金属以外の材料を用いて基板を構成することも可能である。

また、陰極５５は、導電性と耐久性を備えた電極であればよく、例えば白金やチタン、ステンレス、導電性シリコンなどで構成することも可能である。

また、上記実施形態では、周壁部２２に、積層方向Ｚに延在する位置決め突起（ハウジング突部）２２１を設けたものを例示したが、ハウジング突部の形状は、様々な形状とすることができる。例えば、長手方向（通液方向Ｘ）に延在するハウジング突部を、周壁部２２における陽極５４の外周部（長手方向に延在する側面）５４ａと対応する部位に設けるようにしてもよい。こうすれば、より確実に、積層体５１と周壁部２２との間に空間部Ｓを確保することができる上、空間部Ｓ内の水（液体）の流れが、ハウジング突部によって阻害されてしまうことを抑制することができる。

また、ハウジングや電解部、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。

１ オゾン水生成装置（電解液体生成装置）
１０ ハウジング
１１ 流路
１１１ 流入口
１１２ 流出口
２２ 周壁部
２２ａ 内面（ハウジングの内面）
２２１ 位置決め突起（ハウジング突部）
５０ 電解部
５１ 積層体
５１ａ 外周部（側面）
５２ 溝部
５４ 陽極（電極）
５４ａ 外周部（側面）
５４ｂ 陽極側突出部
５５ 陰極（電極）
５５ｃ 外周部（側面）
５５ｄ 陰極側凹部
５６ 導電性膜
５６ａ 外周部（側面）
５６ｂ 導電性膜側凹部
５７ 界面（導電性膜と陽極との界面）
５８ 界面（導電性膜と陰極との界面）
Ｓ 空間部
Ｓ１ 陰極側空間部（第１空間部）
Ｓ２ 陽極側空間部（第２空間部）
Ｓ３ 下側空間部（第３空間部）
Ｘ 通液方向（液体の通液方向）
Ｙ 幅方向
Ｚ 積層方向

Claims (10)

1. 互いに隣り合う電極間に導電性膜が介在するように積層された積層体を有し、液体を電解処理する電解部と、
   前記電解部が内部に配置されるハウジングと、
   を備え、
   前記ハウジングには、前記電解部に供給される液体が流入する流入口と前記電解部で生成される電解液体が流出する流出口とを有し、通液方向が前記積層体の積層方向と交差する方向となる流路が形成されており、
   前記電解部には、前記流路に開口するとともに、前記導電性膜と前記電極との界面の少なくとも一部が露出する溝部が形成されており、
   前記互いに隣り合う電極が陰極と陽極であり、
   前記陰極および前記陽極のうち少なくともいずれか一方の電極の外周部と前記ハウジングの内面との間に、液体の滞留を抑制する空間部が形成されていることを特徴とする電解液体生成装置。
2. 前記空間部は、前記陰極の外周部と前記ハウジングの内面との間に形成される第１空間部を有することを特徴とする請求項１に記載の電解液体生成装置。
3. 前記空間部は、前記陽極の外周部と前記ハウジングの内面との間に形成される第２空間部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電解液体生成装置。
4. 前記陰極の外周部が、前記陽極の外周部よりも前記積層方向と交差する方向に突出していることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の電解液体生成装置。
5. 前記空間部は、前記陰極よりも前記積層方向の前記陽極側に形成される第３空間部を有することを特徴とする請求項４に記載の電解液体生成装置。
6. 前記導電性膜の外周部が、前記陽極の外周部よりも前記積層方向と交差する方向に突出していることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電解液体生成装置。
7. 前記空間部は、前記積層体の少なくとも長手方向の周囲に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の電解液体生成装置。
8. 前記ハウジングの内面における前記積層体の外周部と対向する部位に、前記積層体に向けて突出するハウジング突部が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の電解液体生成装置。
9. 前記陰極の外周部における前記ハウジング突部と対応する部位に陰極側凹部が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の電解液体生成装置。
10. 前記導電性膜の外周部における前記ハウジング突部と対応する部位に導電性膜側凹部が形成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の電解液体生成装置。

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